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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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改变历史的橡胶树(上)  

2013-01-16 07:30:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:山要

1890年的斯里兰卡,曾经占据世界领先位置的斯里兰卡咖啡种植业正处于空前危机之中。已经持续了15年的咖啡锈病灾难,让斯里兰卡的咖啡产量下降到只有原先产量的二十分之一。更为糟糕的是,虽然殖民斯里兰卡的英国政府派出了优秀的植物病理学家帮助寻找对策,当时的技术条件还是对咖啡锈病毫无办法。面对被锈病几乎摧毁殆尽的咖啡园,绝望的种植园主们最终无奈地选择了放弃。染病的咖啡树被销毁,与咖啡树生长环境颇为相似的茶树被用来填补咖啡园的土地。

这个转变不仅让英国让出了世界茶叶贸易的头把交椅,也对英国社会产生了不大不小的影响。英国人的“国饮”从咖啡变为了茶,茶文化开始在英国社会盛行。最终,英国人开始用“我的那杯茶”(mycup of tea)来称呼自己中意的东西。(参看《咖啡圈里的那杯茶》)

不太为人所知的是,除了不大不小地改变了英国文化的茶树,斯里兰卡的咖啡园主还引进了另外一种后来影响历史的经济作物——橡胶树。

品种繁多的橡胶树

如果问一个不了解相关知识的人什么是橡胶树,得到的答案多半是橡胶树就是产生橡胶的树,这个答案并不完全正确。

所谓橡胶,或者说天然橡胶,是一种名为异戊二烯的天然化合物。在自然界中,橡胶存在于一种由植物产生的汁液中。由于这种汁液色泽洁白,看上去与牛奶颇为相似,所以被称为胶乳。胶乳的成分十分复杂,除了含有橡胶以外,还有蛋白质、淀粉、油脂、生物碱等其它物质。在植物体内胶乳到底起什么作用至今还没有定论,科学家推测可能与防御昆虫的啃食有关。

也许是因为抵御昆虫的进攻是件性命攸关的大事,自然界中能产生胶乳的植物非常之多,足足有12000多种。虽然能产生橡胶的植物很多,其中不乏各种树木,但是能用大规模橡胶生产的植物却只有一种。这种植物名叫三叶橡胶树(Hevea brasiliensis),我们常常将它简称为橡胶树。

[三叶橡胶树]

与其它植物相比较,三叶橡胶树在生产橡胶上拥有几个明显优势。它体型巨大,能产生大量的胶乳。胶乳中橡胶的含量可以高达50%,在所有产生胶乳的植物中名列前茅。此外,三叶橡胶树的寿命很长,可以用于橡胶生产的阶段长达3,40年。这些优势使得三叶橡胶树几乎成为了天然橡胶的唯一来源。

然而,世界上并不存在完美的事物。三叶橡胶树虽然生产能力突出,但对于生长环境却颇为挑剔,这大大限制了它的种植地区和种植面积。三叶橡胶树喜爱高湿度的环境。它的生长区域必须降水即丰富又均匀,年降水量不能少于1200毫米,雨水天气要在100天以上。除了雨水,三叶橡胶树还需要充足的光照,每年的阳光照射时间需要在2000小时以上。当气温低于10摄氏度时,橡胶树的生长会受到严重抑制。而一旦出现霜冻,橡胶树则会迅速死亡。因此,三叶橡胶树只能生活在温暖的地区,这些地区的平均气温一般在20到30度之间。

此外,由于三叶橡胶树的树冠庞大但枝条并不坚韧,它对风灾的抵御能力很差,所以生长地区不能有大风天气。世界上能满足这些气候条件的土地主要集中在低纬度的热带或者亚热带地区。由于地理位置的原因,世界上大多数的国家都无法种植三叶橡胶树,只得望胶兴叹。与人工种植的橡胶树相比,野生三叶橡胶树的分布就更为有限了。世界上绝大多数的野生三叶橡胶树都生长在南美洲的亚马逊雨林中,其中以巴西境内数量最多。所以三叶橡胶树也被叫作巴西橡胶树。

丛林中的“黑色黄金”

人类使用天然橡胶的历史十分久远,最早可以追溯到公元前1600年。根据考古学发现,那时生活在中美洲的奥尔梅克人已经在利用天然橡胶制作用于娱乐和运动的橡胶小球。由于中美洲没有三叶橡胶树,奥尔梅克人所用的橡胶来自被称为巴拿马橡胶树的弹性卡斯桑木(Castilla elastica)的胶乳。

与爱玩球的奥尔梅克人不同,亚马逊雨林中的土著人对橡胶的利用就要实用得多。他们用橡胶处理衣物,使衣物具备一定的防水能力。或者直接将三叶橡胶树的胶乳涂抹在脚上,制成非常简陋的雨靴。
原始部落很早就开始使用橡胶,但橡胶的巨大价值真正被人类社会所发现则要归功于来自欧洲的探险家。1736年,法国探险家拉孔达明(Charles Marie de La Condamine)将亚马逊雨林出产的天然橡胶带到了法国并交给法国科学院研究。在接下去的几十年间,科学家们对这种新奇的物质进行了大量研究。这些研究为后来天然橡胶成为实用产品奠定了坚实的基础。在科学界努力研究的同时,工业界对橡胶也产生了浓厚的兴趣。由于当时的人们还没有能力制造出塑料或者其他合成材料,集有弹性、可塑、轻巧和防水几大优点于一身的天然橡胶特性便成为了最理想的防水材料。而天然橡胶早期的主要用途正是制造各种各样的雨衣、雨靴和雨布。

[Charles Marie de La Condamine]

1844年,美国发明家固特异(Charles Goodyear) 开发出了橡胶硫化技术。这项技术大大提高了橡胶对于温度变化的耐受力,彻底克服了天然橡胶制品冷天变硬热天变软的顽疾。为了纪念这位伟大的发明家和这项具有里程碑意义的发明,美国商人弗兰克.赛柏林(Frank Seiberling) 在1898年将自己创建的轮胎橡胶公司命名为固特异公司。

硫化技术使得橡胶成为真正实用化的工业产品,在这一技术发明后的三十年间,工业界对天然橡胶的需求增加了100倍之多。到了1888年,另外一位名字与橡胶轮胎联系在一起的发明家,英国人邓禄普 (JohnDunlop) 发明了世界上第一条充气轮胎。虽然最早的充气轮胎只是用在自行车上,但是随着技术的发展,橡胶充气轮胎最终成为了汽车的标准配置。

进入20世纪后,汽车产业进入高速发展阶段,橡胶轮胎的产量也不断攀升,随之而来的便是对天然橡胶的需求量大增。天然橡胶从土著居民的玩物变成了必不可少的工业原料,人们甚至将它称为“黑色黄金”。随着天然橡胶身价的提升,采集橡胶树的胶乳成为了一个获利颇丰的行业。无数人带着发财的梦想涌入三叶橡胶树生长的亚马逊丛林,试图找到可以让他们暴富的“黑色金矿”。位于秘鲁的伊基托斯本来只是一个几百人居住的小村落。19世纪末,来自世界各国的橡胶探险家们将伊基托斯扩张成一座居民超过2万人的城市。而亚马逊河流域最大的城市,巴西的玛瑙斯城,更是一度成为全世界天然橡胶产业的中心。用橡胶换来的巨额财富为这座城市带来了当时最先进的电话系统、电网、医院、学校和“人均消费钻石最多的城市”这一闪亮的头衔。

“从西到东”的橡胶种植业

在橡胶产业的起步阶段,所有的橡胶都是从橡胶树所产生的胶乳中提炼产生。在西半球,拥有大片亚马逊雨林的巴西和秘鲁两国,依靠生长在雨林中的三叶橡胶树成为了世界上最重要的橡胶生产国。位于亚马逊流域的巴西玛瑙斯市的橡胶产量曾经一度占全世界总产量的百分之四十。当时的人们在雨林中寻找三叶橡胶树,找到后便将整棵树砍倒并取走所有的胶乳。这种粗放的方法一次性地使用自然资源,造成了巨大的浪费。于是有些采胶工人用斧子在橡胶树上砍出一个口子,然后收集从伤口处流出的胶乳。这种“开口法”虽然不至于立刻杀死橡胶树,而且可以重复收集胶乳。但是被如此处理过的橡胶树的寿命会大大缩短,往往被砍几次之后就死亡了。

落后的生产方式迅速地吞噬着雨林中的橡胶树,而工业界对于橡胶的需求却不断地增长,于是,橡胶业者开始尝试人工种植三叶橡胶树作为新的胶乳来源。与天然橡胶树相比,人工种植的橡胶树有着明显的优点。例如,自然生长的三叶橡胶树在雨林中分布得很稀疏,大约每公顷只有2株,采胶工人要花费不少时间在不同橡胶树之间的路程上。而人造橡胶林的种植密度可以达到每公顷600株,密集的分布提高了采胶速度,也方便了对橡胶树的照料维护。

在尝到了甜头后,南美的橡胶种植规模开始节节攀升。第一次世界大战中,美国对于橡胶的旺盛需求更是进一步加速了橡胶种植业的发展。战后的10年间,南美的橡胶种植业达到了历史最高峰。仅美国汽车巨头亨利.福特(Henry Ford) 一人,就在巴西拥有超过3000公顷的橡胶树林。

随着人工种植技术的发展,三叶橡胶树不但走出了雨林,也开始走出它的原产地南美洲,到世界其它地方繁衍生息。1876年,英国人威克姆 (H.Wickham)将7万颗橡胶树种子悄悄地运出了巴西,送往英国,橡胶树从西半球来到了东半球。威克姆的这一行为在后来成为了一桩历史公案。有人认为威克姆是个小偷和商业间谍,为了将种子偷运出巴西,他甚至还买通了巴西海关官员。也有人认为经济作物在国家间的输入输出并不少见,巴西本身也引进了不少经济作物。在1876年,巴西没有法律规定橡胶树不能外流到其他国家,因此威克姆的做法并不犯法。无论是偷还是运,威克姆的这一举动彻底改变了橡胶业,只有南美洲国家出产天然橡胶的局面被打破。


[Henry Wickham]

英国人很好地利用了这批宝贵的种子。由于英国的自然环境和气候条件都不适合橡胶树生长,这7万多颗种子的第一个落脚点是英国皇家植物园的温室。在人造环境的尽心呵护下,有2300多颗种子萌发并长成了橡胶树幼苗。接着,英国人将这些比种子还要宝贵的幼苗送到了他们在亚洲的殖民地,斯里兰卡和马来西亚。马来西亚和当时还被称为锡兰的斯里兰卡都有部分国土靠近赤道,那里有着和亚马逊丛林地区相似的热带雨林型气候,土壤条件也很适合三叶橡胶树的生长,所以被英国人选作橡胶树的新家。

事实证明英国人的选择是正确的,虽然漫长的海运导致大部分的树苗在旅途中夭折,但存活下来的几百棵三叶橡胶树苗在这两个国家生长良好,逐渐繁衍成为成片的橡胶林,并且渐渐扩散到周边的国家。中国最早的三叶橡胶树就是在1904年从当时还属于马来西亚的新加坡引进的。

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